CN101757884A - 一种新型气液反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型气液反应器，包括壳体，壳体下端设有气相入口和液相入口，壳体上端设有气相出口和液相出口，壳体内侧上端设有挡板，壳体中心设有穿出壳体的转轴，转轴上连接有转子，所述转子为开有凹槽的圆柱体，转子直径略小于反应器壳体内径，该转子与壳体之间的间隙构成气相、液相通道。本发明的独特新颖结构使得气相沿着转子凹槽曲折路径流动，同时与高度湍动的液膜接触传质，强化气液反应。本发明有益的效果是：本发明的独特新颖结构使得气相沿着转子凹槽曲折路径流动，同时与高度湍动的液膜接触传质，强化气液反应。本发明可用于石油、化工、轻工、医药和环境保护等领域的气液反应。

Description

一种新型气液反应器
技术领域
本发明涉及一种用于气液相传质-反应设备，尤其涉及一种新型气液反应器，可广泛地用于石油、化工、轻工、医药和环境保护等领域的气液反应场合。
背景技术
气液反应器被广泛地应用于石油、化工、轻工、医药和环境保护等生产过程中，属于具有重要意义的化学反应工程领域。常用的气液反应器主要有填充床反应器、板式反应器和鼓泡反应器等，其中，鼓泡反应器已在石油化工、有机化工和食品工业中获得了广泛的应用。上述气液接触反应器均在重力场中进行。
对于大部分气液反应而言，传质过程通常是整个传质-反应过程的控制步骤，其传质阻力主要存在于液膜，如果欲进行的气液反应是瞬时反应，则传质速率是反应器生产强度的关键问题，强化液相湍动将有助于减小传质阻力，所以选择一种传质效率高的气液反应器型式，是获得反应器的高生产强度和高经济效益的关键。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构简单合理、使用效果好的新型气液反应器。本发明的目的是利用超重力场强化气液传质过程实现反应过程强化，可用于气液两相的反应过程。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：本发明的关键在于利用超重力场强化气液传质过程实现反应过程强化，这种新型气液反应器，包括壳体，壳体下端设有气相入口和液相入口，壳体上端设有气相出口和液相出口，壳体内侧上端设有挡板，壳体中心设有穿出壳体的转轴，转轴上连接有转子，所述转子为开有凹槽的圆柱体，转子直径略小于反应器壳体内径，该转子与壳体之间的间隙构成气相、液相通道。本发明的独特新颖结构使得气相沿着转子凹槽曲折路径流动，同时与高度湍动的液膜接触传质，强化气液反应。
作为优选，所述气相出口和液相出口在转子的上端，所述气相出口设置在液相出口的上端。
作为优选，所述气相入口和液相入口设置在转子的下端。
作为优选，所述挡板在液相出口和转子的中间，挡板为环形结构。
作为优选，所述转子与壳体之间的间距为1-10mm之间。
作为优选，所述转子表面的凹槽为锯齿形、矩形、梯形或楔形。
作为优选，所述转子表面的凹槽深度为2-15mm之间。
作为优选，所述凹槽间距为3-20mm。
本发明有益的效果是：1、可用于气液反应的连续化生产。2、转子与反应器壳体之间距离较小，在转子高速旋转过程中，液相在离心力作用下由转子甩向反应器壳体内壁，进而在转子凹槽形成低压空穴区，气相由于密度小钻入凹槽并沿转子曲折表面上升，形成气膜；液体在高湍动、强混合及界面急速更新的情况下以液膜形式存在，并与气膜并流接触，极大地强化了传质过程，强化了反应过程。3、结构简单、便于拆装。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图中：1-气相出口，2-壳体，3-气相入口，4-挡板，5-转轴，6-液相出口，7-转子，7-1-凹槽，8-液相入口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：如图1，包括壳体2，壳体2下端设有气相入口3、液相入口8，壳体2上端设有气相出口1、液相出口6，壳体2内侧上端设有挡板4，壳体2中心设有穿出壳体2的转轴5，转轴5上连接有转子7，所述转子7为开有凹槽7-1的圆柱体，转子7直径略小于反应器壳体2内径，该转子7与壳体2之间的间隙构成气相、液相通道。所述气相出口1和液相出口6在转子7的上端，所述气相出口1设置在液相出口6的上端。所述气相入口3和液相入口8设置在转子7的下端。所述挡板4在液相出口6和转子7的中间，挡板4为环形结构。所述转子7与壳体2之间的间距为1-10mm之间，所述转子7表面的凹槽7-1为锯齿形、矩形、梯形或楔形，所述转子7表面的凹槽7-1深度为2-15mm之间，凹槽7-1间距为3-20mm。
采用空气-富氧水解吸液膜控制体系测定本发明传质性能，并与传统搅拌结构的传质性能进行了比较。测定在常温常压下进行，富氧水浓度为16.50mg/m3。测定结果如表1所示，结果表明本发明的体积传质系数比搅拌式的两倍还大，传质性能明显优于搅拌方式。
表1 不同搅拌结构的传质性能
Figure GSA00000029520300031
实施例1：将本发明用于油酸氧化裂解制备壬二酸生产工艺，过程分两步：先臭氧氧化，再氧气氧化裂解。臭氧氧化过程工艺参数如下：反应温度30℃，油酸∶醋酸＝1∶4质量比，臭氧流量10g/h，转子转速1109r/min，油酸醋酸混合液流量6mL/min。臭氧氧化反应结果表明：在连续反应过程中，液体出口油酸转化率达100％。氧气氧化裂解过程工艺参数如下：反应温度90℃，将第一步臭氧氧化的液体产物作为第二步氧气氧化裂解的液体原料，并在液体中加入一定量的醋酸钴0.1％wt油酸，转子转速1109r/min，混合液流量6mL/min，氧气流量1L/min。氧气氧化裂解反应结果表明：连续化生产过程的壬二酸产率达到80％以上。上述实例表明：本发明可用于油酸臭氧化裂解制备壬二酸的连续化生产。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型气液反应器，包括壳体(2)，壳体(2)下端设有气相入口(3)和液相入口(8)，壳体(2)上端设有气相出口(1)和液相出口(6)，壳体(2)内侧上端设有挡板(4)，壳体(2)中心设有穿出壳体(2)的转轴(5)，转轴(5)上连接有转子(7)，其特征是：该转子(7)为开有凹槽(7-1)的圆柱体，转子(7)直径略小于反应器壳体(2)内径，该转子(7)与壳体(2)之间的间隙构成气相、液相通道。
2.根据权利要求1所述的新型气液反应器，其特征是：所述气相出口(1)和液相出口(6)在转子(7)的上端，所述气相出口(1)设置在液相出口(6)的上端。
3.根据权利要求1所述的新型气液反应器，其特征是：所述气相入口(3)和液相入口(8)设置在转子(7)的下端。
4.根据权利要求1所述的新型气液反应器，其特征是：所述挡板(4)在液相出口(6)和转子(7)的中间，挡板(4)为环形结构。
5.根据权利要求1所述的新型气液反应器，其特征是：所述转子(7)与壳体(2)之间的间距为1-10mm之间。
6.根据权利要求1所述的新型气液反应器，其特征是：所述转子(7)表面的凹槽(7-1)为锯齿形、矩形、梯形或楔形。
7.根据权利要求6所述的新型气液反应器，其特征是：所述转子(7)表面的凹槽(7-1)深度为2-15mm之间。
8.根据权利要求6所述的新型气液反应器，其特征是：所述凹槽(7-1)间距为3-20mm。
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